萬歷三十五年（1607年）初，徐光啟結束了作為翰林院庶吉士的三年學習生活，正式步入仕途。由于他一向勤奮學習，畢業成績優異，因而被授予翰林院檢討的官職。能在體面、尊貴的翰林院工作，可謂前途一片光明。

當徐家上下還沉浸在喜悅中時，一件不幸的事發生了。這一年的四月二十八日，徐光啟的父親徐思誠在京城病逝。承受著巨大悲痛的徐光啟向皇帝遞交了解職還鄉的奏折。這是為什么呢？原來按照中國古代的禮制，父母去世，做官的兒子要解職回鄉守喪，閉門謝絕應酬，以二十七個月為期，通稱為“三年在籍守制”。于是，這一年的八月十六日，徐光啟護送父親的靈柩南下，回到家鄉上?？h，直到萬歷三十八年（1610年）才回京復職。

這時的徐光啟作為“京官”，在上?？h城內的社會地位已經很高了，當地的官員、鄉紳們都等著一睹他的風采。然而，每一次當地名流的聚會中都找不到徐光啟的身影，人們紛紛猜測他的行蹤。而在上?？h城南門外康衢里一處名為“雙園”的地方，人們時常會看到一位身穿麻布孝服的中年人，肩挑糞桶，手拿鋤頭，赤著雙腳，在田地里施肥、鋤草，勞作不休，忙得滿頭大汗。每當鄉親們走過，看到茂盛的莊稼，不禁會投來羨慕、尊敬的目光。偶爾路過的行人，怎么也不能想象，在這里勞作的莊稼漢，竟是貴為翰林院檢討的徐光啟！

徐光啟務農，并不是他的一時興起，更不是為了標榜清高，而是基于他清醒的認識——興盛農業，而興盛農業是富國強兵之本。徐光啟出身貧寒，從小就跟著父親參加過農業勞動，加上在青少年時期，家鄉頻遇災荒，他深刻體會到農民忍饑挨餓的痛苦，因此他立志改革農業，任何時候都不忘對農業和農學進行研究。他為自己取了個號，叫“玄扈”，因為我國古代把督促農桑的候鳥稱作扈，他選這個字為號即表示要重視農業生產。早在20歲左右時，他就注意農田水利的興修，關注家鄉水道的流向，還親自測量過家鄉周圍河道的寬窄以及河底的深淺。這時的徐光啟還善于經營規劃，曾有一塊長滿雜草的水淹地，鄉親們都認為是沒有利用價值的荒地，徐光啟把它略加修筑，種上柳樹，竟得到不少柴火，除了供自己家燒用，還有多余的可以賣出，收獲相當不錯。

42歲那年，徐光啟整理了自己歷年的測量結果和水利設想，擬訂了一份《量算河工及測量地勢法》，呈送給當時的上海知縣，供測算河工及測驗地勢時參考。這份水利工程計劃書為修建龍華港及周邊農田蓄水排水工程提供了很大幫助。

熱心于農業、水利的徐光啟早就想抽出些時間，對農業生產、水利工程進行系統的研究，這次回鄉守制便給了他這樣一個機會。他打算將自己家的田地和園子用作試驗場，把自己在書本上看到的學問付諸實踐，如果成功了，也可告慰操勞了一生的父母。

天有不測風云，就在徐光啟回到上海后的第二年，江南地區連降大雨，江河湖水暴漲，松江、蘇州、常州等地的農田多被淹沒，糧食顆粒無收。洪水退去，緊接著便是饑荒，糧價飛漲，無數農戶斷了炊煙，災民無以果腹，只好外出討飯。目睹嚴重的災荒，徐光啟沒有一蹶不振，而是立即采取行動。他利用自己的身份地位，向萬歷皇帝遞上奏折，請求朝廷撥付稅金二十五萬賑濟江南地區。這筆錢款解決了災民們的燃眉之急?？尚旃鈫⒚靼祝@并沒有解決根本問題，他渴望找到一種能幫助農民度過荒年的高產糧食作物，這樣，即使將來再遇到災害也不怕了。

正當徐光啟為此苦苦思索的時候，從福建莆田來了一位姓徐的客商。他告訴徐光啟，福建有一種叫甘薯的農作物，不怕干旱，不怕臺風，產量比稻麥高出幾倍，可替代農民半年的口糧，閩廣一帶農民賴以為生。徐光啟聽后，十分高興，決心在家鄉試種。

甘薯在我國又稱番薯、山芋、紅薯或地瓜，原產于中美洲，適宜在熱帶和亞熱帶地區栽種。大約在明代后期，也就是16世紀八九十年代由菲律賓傳入我國福建、廣東等地。由于甘薯產量高，食用方便，很快就成為我國南方農民的重要糧食來源。而在溫帶的上海，當時還沒有人種過。

要把甘薯從亞熱帶的嶺南地區移植到溫帶的長江下游地區，關鍵是要解決甘薯秧的安全越冬問題。最初的幾次試驗都失敗了，那位莆田客商帶到上海的薯秧在冬天被凍壞了，栽到地里無法存活。后來，徐光啟想了個辦法，他請莆田客商買好薯秧后在秋天栽到裝有泥巴的木桶里，開春時從福建連桶帶泥運來上海，然后再剪下藤枝栽到地里。這次試種終于成功了，入夏，田里長滿薯藤，一片碧綠。秋收時，挖出的甘薯大如碗口，一畝可收數十石，比稻谷產量不知高出多少倍。收獲的甘薯既可生吃，又可蒸煮、火烤、油煎，還可曬干后長期保存，更可磨粉、制酒，用處頗多。

徐光啟的親戚友鄰聞知這一新品種后，紛紛前來品嘗，還要求他介紹種植甘薯的經驗。徐光啟也認為這是救災度荒的最佳高產粗糧作物，應該在更大范圍內宣傳、推廣。于是，他編寫了《甘薯疏》一文，系統地總結了在上海試種甘薯的經驗，“疏”是分條說明的意思。在文章中，徐光啟詳細介紹了甘薯的種植時令、剪藤方法、生長特點、施肥技巧以及采收方法、食用方法、副食利用等方面，概括了種植甘薯的若干條好處。徐光啟苦口婆心地勸說：“農人之家，不可一歲不種?！薄皼Q可令天下無有餓人也！”《甘薯疏》問世后，流傳極廣，影響遍及日本、朝鮮等國。

甘薯引種成功，在徐光啟看來，是一個重大突破。他進一步預言，這種作物在黃河以北地區也大有發展前途。徐光啟認為，倘若在地窖中收藏薯秧，應比江南留種更方便。果然，18世紀中葉以后，黃河流域也普遍種植甘薯，證實了徐光啟的預言。

《甘薯疏》寫成后的第二年，徐光啟又寫了《蕪菁疏》。蕪菁，俗稱大頭菜，由于其產量高，也可以用作度荒作物。蕪菁性喜陰涼，原產中國北部和歐洲北部，明代以前只限于在北方種植?！短票静荨返葌鹘y農書認為，如果把蕪菁種在南方，不出兩三年就會退化變成白菜。徐光啟認為不能盲目相信古書，他離開京城的時候，特意帶了蕪菁的種子回鄉，準備在上海試著種植?？傻谝荒觊L出來的蕪菁塊根很小，真的像白菜一樣。

徐光啟沒有灰心，經過仔細觀察，再參考自己以往的種植經驗，他找到了癥結所在。原來，南方種蕪菁，結子多在芒種以后，正逢梅雨季節，日照不足，濕度大，影響光合作用。蕪菁籽生長不結實，先天不足，加上種植密，肥料少，難怪長出的塊根瘦小，外形像白菜了。針對這些問題，徐光啟對蕪菁作了改良，摘去一些蕪菁的花蕾，使田里蕪菁開花結子的時間有先有后，這樣就總有一批蕪菁結子的時間能避開梅雨，可以結出壯實的種子。同時，他又對栽種方法進行了改進，稀種植，厚施肥，勤松土。這樣下來，蕪菁果然在南方栽種成功了，而且塊根越種越大，甚至大過小孩的頭，蕪菁便被人們稱為大頭菜了。徐光啟為了糾正古人的觀念，推廣自己的經驗，便寫了《蕪菁疏》。

甘薯北移成功，蕪菁南移成功，在短短兩三年間取得的這些成就，有力地駁斥了當時盛行的所謂任何地方生產的作物都是不可變動的保守觀念。徐光啟在文章中指出，各地有各種優良品種、高產作物，若能互相交流、廣泛種植，社會上就可以不必擔心食物不足，百姓也就不會餓死了。他認為，有些人局限于習慣和保守思想，動不動就搬出“風土不宜”的借口，反對農作物的推廣，這種言論“大傷民事”。徐光啟懇切地勸告農民切不可誤信傳聞，放棄利益。

除了試驗引進江南地區迫切需要的高產糧食作物外，徐光啟還嘗試著推廣種植有利于增加農民收入的經濟作物。他逢人便勸說他們種植女貞樹（又名冬青樹）、烏桕樹，認為女貞樹可用來采集白蠟，解決照明問題；烏桕樹可以榨油以作燃料，還可用于染發、造紙，極具經濟價值。而且，徐光啟尚且不滿足于已經做的這些，他還把探索的目光投向了棉花。

棉花是宋末元初才在我國推廣種植的經濟作物，種植棉花要求的技術性很強，沒有豐富的經驗，一般收成不佳。另一方面，自從元代松江府人黃道婆向黎族人學習紡織技術并將之傳回家鄉后，上海地區的棉紡織業有了突飛猛進的發展。到了明代，松江府已成為全國棉紡織業中心之一，松江的棉布暢銷全國，甚至作為貢品獻給皇帝。這么一來，市場上對棉花的需求量更大了，迫切需要增加棉花產量。鑒于此，徐光啟在自己試驗研究的基礎上，撰寫了《吉貝疏》。

吉貝是我國古人對棉花的稱呼。為了幫助農民掌握更好的技術，徐光啟把他的經驗編成了《吉貝疏》這本小冊子。他分析了當地的氣候特點、土壤條件，詢問了農民們植棉的情況，自己又動手進行耕作、鋤草。最后，徐光啟指出了棉花低產的四大原因：種子不佳，播種太密，施肥不足，鋤地不勤。為了讓農民更好理解、更易操作，他把棉花豐產的條件總結為通俗的口訣：“精撿核，早下種，除根短干，稀料肥壅。”這些經驗為我國棉花栽培技術的提高和種植業的發展，作出了重要貢獻。

《甘薯疏》《蕪菁疏》和《吉貝疏》這三“疏”，是徐光啟在上海務農的心得與經驗總結，是他的學識與實踐能力的結晶。更為難能可貴的是，徐光啟并未染上當時知識分子的通病，為炫耀學問而將文章故意寫得深奧難懂，而是采用通俗易懂的形式，向農民宣傳科學知識，讓人易于、也樂于接受。這正是徐光啟的過人之處。后來，這三“疏”被徐光啟收入自己的農業巨著《農政全書》中，繼續發揮著它們的作用。